c++20的Ranges如何简化算法调用_c++管道操作符与投影

C++20的Ranges库通过管道操作符|和投影简化算法调用,提升可读性:1. 可用views链式组合排序、去重、过滤等操作;2. 投影支持直接使用成员变量进行比较或转换,减少lambda冗余。

c++20的ranges如何简化算法调用_c++管道操作符与投影

在C++20之前,标准库算法如 std::sortstd::find_ifstd::transform 等通常需要传入迭代器对(begin, end),有时还要配合谓词或函数对象。代码结构容易变得分散,可读性较差。C++20 引入的 Ranges 库大幅改善了这一情况,通过范围(ranges)和管道操作符(|)让算法调用更直观,再结合投影(projection),可以进一步简化复杂类型的处理。

使用管道操作符串联算法

C++20 的 Ranges 支持将算法通过 管道操作符 | 串联起来,使数据流从左到右清晰表达,类似函数式编程风格。

例如,要对一个整数容器排序、去重,并筛选出偶数:

#include #include #include std::vector nums = {5, 2, 8, 2, 1, 9, 4, 6};auto result = nums     | std::views::sort     | std::views::unique     | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; });// result 现在包含:2, 4, 6, 8

这种写法避免了显式传递 begin()end(),逻辑清晰,且支持惰性求值(view 不立即执行,只定义视图)。

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投影(Projection)简化复杂类型操作

当处理自定义类型时,很多算法需要访问成员变量或调用方法。C++20 允许在算法中使用 投影,即预先对元素进行转换,再将结果用于比较或判断。

例如,有一个学生结构体:

struct Student {    std::string name;    int score;};std::vector students = {{"Alice", 85}, {"Bob", 72}, {"Charlie", 90}};

如果想按分数排序并取出名字,可以这样写:

auto names = students     | std::views::sort(&std::less{}, &Student::score)    | std::views::keys(&Student::name);

其中 &Student::score 是投影,表示“先提取 score 成员,再用于排序”。第二个操作假设你有自定义的 keys view(实际中可用 transform 实现):

auto names = students    | std::views::sort(&std::less{}, &Student::score)    | std::views::transform(&Student::name);

transform(&Student::name) 将每个 Student 映射为 name 字符串,最终得到有序的名字列表。

常见组合示例

以下是一些实用的 Ranges + 投影组合:

取出前 N 个高分学生的姓名:

auto top_names = students    | std::views::sort(std::greater{}, &Student::score)    | std::views::take(3)    | std::views::transform(&Student::name);  

筛选出及格学生并按名字排序:

auto passed_sorted = students    | std::views::filter([](const auto& s) { return s.score >= 60; })    | std::views::sort(std::less{}, &Student::name);  

对字符串长度去重(保留不同长度的首个字符串):

std::vector words = {"hi", "hello", "yo", "world"};auto unique_by_len = words     | std::views::unique([](const auto& a, const auto& b) {        return a.size() == b.size();      });    

基本上就这些。C++20 的 Ranges 配合管道和投影,让算法调用变得更简洁、直观,尤其适合处理复杂数据结构和链式操作。不复杂但容易忽略的是投影的灵活使用——它能把任意成员或属性“提取”出来作为算法的依据,极大减少冗余 lambda 表达式。

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